Aplicații Tehnice ale Fizicii Moderne

Dispozitivul LASER (Light Amplification by Stimulated

Emission of Radiation) permite fie amplificarea, fie generarea si

amplificarea radiatiei luminoase, pe baza procesului de emisie

stimulata.

Fie un ansamblu statistic oarecare, format dintr-um numar

extrem de mare de atomi identici si fie Em si En doua nivele energetice

ale atomilor, cu En < Em . Intre aceste doua nivele sunt posibile

urmatoarele 3 tipuri de procese:

1. Procese de absorbtie. Sub actiunea unei radiatii

electromagnetice exterioare cu frecventa ?nm sistemul efectueaza

tranzitia de pe nivelul inferior En , pe nivelul superior Em , cu o

probabilitate de realizare egala cu:

dP B w( )dt nm nm

a

nm ( ) = ? , (7.1)

unde w(?nm) este densitatea spectrala a radiatiei utilizate, iar Bnm este

coeficientul de absorbtie (probabilitatea de absorbtie a radiatiei in

unitatea de timp si pe unitatea de densitate spectrala). Ca urmare a

tranzitiei, numarul de atomi care se gasesc pe nivelul inferior En

descreste in timp dupa legea:

( )

( ) nm nm n

a

n B w N

dt

dN ? = ??

?

??

- ? . (7.2)

2. Procese de emisie indusa (stimulata) . Sub actiunea unei

radiatii electromagnetice exterioare cu frecventa ?nm sistemul

efectueaza o tranzitie din starea excitata cu energia Em in starea cu

energie mai mica En, proces a carui probabilitate de realizare este:

dP( ) B w( )dt mn nm

i

mn = ? , (7.3)

unde Bmn este coeficientul de emisie indusa. Odata cu tranzitia se emite

un foton de aceeasi frecventa ?nm , iar numarul de tranzitii care se

efectueaza in unitatea de timp este:

101

( )

mn ( nm ) m

i

m B w N

dt

dN ? = ??

?

??

- ? . (7.4)

Deci, datorita unei radiatii electromagnetice exterioare,

ansamblul statistic de atomi poate si sa absoarba o cuanta de energie,

trecand pe un nivel energetic superior, dar poate si sa interactioneze cu

radiatia, emitand aceeasi cuanta (emisie spontana) si trecand pe un

nivel energetic inferior. Se arata ca probabilitatile celor doua procese

sunt egale, Bnm = Bmn = B .

3. Procese de emisie spontana . Un sistem care se gaseste intr-o

stare energetica superioara Em in absenta unei radiatii

electromagnetice poate reveni de la sine (spontan) intr-o stare cu

energie mai mica. Probabilitetea de realizare a acestui proces de emisie

spontana nu depinde de densitatea spectrala a radiatiei:

dP( ) A dt mn

s

mn = , (7.5)

unde Amn = A este coeficientul de emisie spontana. Numarul de tranzitii

efectuate in unitatea de timp are o lege asemanatoare:

( )

mn m

s

m A N

dt

dN =